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一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法

文檔序號(hào):5180874閱讀:191來源:國知局
專利名稱:一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,尤其涉及一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)
太陽能是指太陽光的輻射能量。在太陽內(nèi)部進(jìn)行的由“氫”聚變成“氦”的原子核 反應(yīng),不停地釋放出巨大的能量,并不斷向宇宙空間輻射能量,這種能量就是太陽能。太陽 能是一種綠色、潔凈、取之不盡的能源。人類對太陽能利用大體上就有三種太陽能光熱、光 電和光化學(xué)的能量轉(zhuǎn)換,而用于產(chǎn)生電力的轉(zhuǎn)換方式只有太陽能光熱和光電的轉(zhuǎn)變。光電 轉(zhuǎn)換的形式比較單一,主要的利用形式是太陽能電池。太陽能光熱電的轉(zhuǎn)換方式和其設(shè)備 裝置就比較多。太陽能光熱電轉(zhuǎn)換的一個(gè)最常見原則就是設(shè)法通過太陽能的收集獲得水蒸 汽,通過蒸汽透平做功,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。常規(guī)太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)使用的都是高溫太陽能資源。高溫太陽能發(fā)電系統(tǒng)最主 要使用高溫?zé)嵩吹脑蚴瞧渫钙桨l(fā)電單元是常規(guī)Rankine循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng),為了保證其熱經(jīng) 濟(jì)性,就必須提高熱力循環(huán)的初始溫度和壓力。太陽能資源是能量密度較低的資源,這就導(dǎo) 致常規(guī)太陽能光熱發(fā)電必須通過特殊的裝置來聚集低能量密度的能量,從而能提供足夠的 熱量來加熱水,得到高溫高壓的水蒸汽。比如太陽能塔式發(fā)電,槽式發(fā)電等,都需要投入巨 資建設(shè)太陽能聚集裝置。以下便介紹幾種常見的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。一、塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)
該系統(tǒng)是在空曠平地上建立高大的塔,塔頂安裝固定一個(gè)接收器相當(dāng)于鍋爐,塔的 周圍安置大量的定日鏡,將太陽光聚集并反射到塔頂?shù)慕邮掌魃袭a(chǎn)生高溫,接收器內(nèi)生 成的高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電按加熱工質(zhì)的不同又可以分為兩種,一種是加熱純水,另一種 為加熱鹽水溶液。圖1為現(xiàn)有鹽塔式太陽能熱發(fā)電簡單熱力系統(tǒng)示意圖,請參見圖1,在鹽 塔式太陽能熱利用發(fā)電站里,數(shù)千塊日鏡將太陽光聚焦到塔樓頂部吸熱體101上,熱量轉(zhuǎn) 入吸熱體內(nèi)的鹽水溶液,其溫度從265°c升高到565°C,然后高溫溶液送到熱鹽儲(chǔ)存器102 中,通過蒸汽發(fā)生器103產(chǎn)生蒸汽,蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)104透平做功后,通過冷凝器105放熱冷 卻后又重新回到冷鹽儲(chǔ)存器106里,通過鹽溶液泵107升壓后再次打入吸熱體101內(nèi)。盡管塔式熱發(fā)電系統(tǒng)起步較早,人們也一直希望通過盡可能多的定日鏡將太陽 能量聚集到幾十兆瓦的水平,但是塔式系統(tǒng)的造價(jià)一直居高不下,產(chǎn)業(yè)化困難重重,其 根本原因在于定日鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前典型的塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的定日鏡都有兩個(gè)特點(diǎn)一是 定日鏡的反射面幾乎都采用普通的球面或平面,二是定日鏡的跟蹤都使用傳統(tǒng)的方位角 仰角公式。這兩個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)導(dǎo)致塔式太陽能聚光接收器存在著以下難以克服的問題
1、太陽在塔上聚焦的光斑在一天之內(nèi)呈現(xiàn)大幅度變化,導(dǎo)致聚光光強(qiáng)大幅度波動(dòng),普 通球面或平面反射鏡無法克服由于太陽運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的像差。由于太陽的盤面效應(yīng),各個(gè)反 射鏡在中央塔上形成的光斑大小隨著它與中心塔的距離增加而線性增長,塔上最后形成的 太陽聚焦光斑在一天之內(nèi)可以隨定日鏡場的大小從幾米變化到幾十米之大,因此塔式太陽能熱發(fā)電站光光強(qiáng)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。再加上各個(gè)定日鏡的不同余弦效應(yīng),塔式系統(tǒng)的光熱 轉(zhuǎn)換效率僅為60%左右。盡管目前在一些比較講究的塔式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,對不同的定日鏡 開始采用不同曲率半徑的球面以減小太陽在塔上聚焦光斑的尺寸,但光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜性大大 增加導(dǎo)致制造成本也跟著大幅增長。2、眾多的定日鏡圍繞中心塔而建立,占地面積巨大的中央塔的建立必須要保證各 個(gè)定日鏡之間互相不能阻擋光線。各個(gè)定日鏡之間的距離隨著它們與中心塔距離的增加而 大幅度增長,因而塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的占地面積隨著功率等級(jí)的增加而呈指數(shù)性激增。由于上述這些問題,塔式熱發(fā)電系統(tǒng)盡管可以實(shí)現(xiàn)1000°C的聚焦高溫,但一直 面臨著單位裝機(jī)容量投資過大的問題。目前塔式系統(tǒng)的初投資成本為3. 4萬 4. 8萬元, 而且造價(jià)降低非常困難,所以塔式系統(tǒng)50多年來始終停留在示范階段而沒有推廣開來。二、槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)
該系統(tǒng)是一種借助槽形拋物面反射鏡將太陽光聚焦反射到聚熱管上,通過管內(nèi)熱載體 將水加熱成蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的清潔能源利用裝置。槽形拋物面太陽能發(fā)電站的功率為 10 1000MW。槽式太陽能熱發(fā)電是目前所有太陽能熱發(fā)電站中功率最大的。系統(tǒng)集熱器 采集到的熱量傳遞到管內(nèi)流動(dòng)的熱載體上,熱載體可以是水蒸氣、熱油或鹽水等,所用的反 射鏡由貧鐵玻璃制成,它必須有足夠的制造精度以便在任何情況下都能有效地反射太陽光 線。槽形拋物面太陽能收集器所采用的反射鏡是拋物面柱。反射的陽光聚焦在一條 直線上,安置在焦點(diǎn)線上的真空管玻璃集熱器吸收被聚焦的太陽能輻射,溫度可以達(dá)到 400°C,高溫載熱質(zhì)在中間換熱器中加熱水產(chǎn)生水蒸汽,自身溫度下降,通過載熱質(zhì)循環(huán)泵 流回太陽能集熱器吸熱,構(gòu)成熱源一回路。產(chǎn)生的水蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)透平做功,帶動(dòng)發(fā)電機(jī) 發(fā)電,排氣在冷凝器中冷凝成水,經(jīng)冷凝水泵和給水泵升壓后,再回中間換熱器,繼續(xù)循環(huán), 此構(gòu)成第二回路。槽式系統(tǒng)以線聚焦代替了點(diǎn)聚焦并且聚焦的管線隨著圓柱拋物面反射鏡一起跟 蹤太陽運(yùn)動(dòng),這樣就解決了塔式系統(tǒng)由于聚焦光斑不均勻而導(dǎo)致的光熱轉(zhuǎn)換效率不高的問 題,將光熱轉(zhuǎn)換效率提高到70%左右。但是槽式系統(tǒng)也帶來個(gè)新的問題是無法實(shí)現(xiàn)固定目 標(biāo)下的跟蹤,導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械笨重。由于太陽能接收器中間的聚焦管線固定在槽式反射鏡上, 隨著反射每個(gè)槽式反射鏡都是長、寬的一個(gè)大整體鏡面,風(fēng)阻很大,必須要改變或加強(qiáng)反射 鏡的支撐結(jié)構(gòu)以增加槽式系統(tǒng)的抗風(fēng)性能,這樣必然導(dǎo)致初投資成本和熱發(fā)電成本增加。槽式系統(tǒng)的接收器長,散熱面積大,槽式系統(tǒng)的太陽能接收器是根很長的吸熱管, 盡管發(fā)展了許多新的吸光技術(shù)。但其散熱包括由熱輻射造成的散熱面積要比其有效的受光 面積大,因此與點(diǎn)型聚光系統(tǒng)如碟式和塔式相比,槽式系統(tǒng)的熱損耗較大。三、碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)
碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由2000多鏡子組成的拋物面反射鏡組成。接收器在拋物面的 焦點(diǎn)上把收集到的600 2000 °C的熱源引到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),將傳熱工質(zhì)加熱到750 V 左右,最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。碟形反射鏡跟蹤太陽的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),克服了塔式系統(tǒng)較大 余弦效應(yīng)的損失問題,光熱轉(zhuǎn)換效率大大提高,一般高達(dá)85%左右。碟式接收器將太陽聚焦于旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)上,又因?yàn)樘柲芫酃馄骱退固亓职l(fā) 動(dòng)機(jī)能非常好的結(jié)合產(chǎn)生電能,其將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的凈效率可達(dá)29. 4%,所以斯特林循環(huán)在相同的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)是所有太陽能發(fā)電中效率最高的。碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)使用 靈活,既可以作分布式系統(tǒng)單獨(dú)供電,也可以并網(wǎng)發(fā)電。 碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)與槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)及塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的比較如下 表所示
通過上表可知,碟式太陽能發(fā)電工作溫度和聚光比是最大的,其光熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)85% 左右,在類似系統(tǒng)中位居首位。碟式系統(tǒng)的缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴,在種系統(tǒng)中也是位居首位。 目前碟式熱發(fā)電系統(tǒng)的初投資成本高達(dá)4. 7萬 6. 4萬元。盡管碟式系統(tǒng)的聚光比非常 高,可以達(dá)到2000°C的高溫,但是對于目前的熱發(fā)電技術(shù)而言如此高的溫度并不需要甚至 是具有破壞性的。所以,碟式系統(tǒng)的接收器一般并不放在焦點(diǎn)上,而是根據(jù)性能指標(biāo)要求適 當(dāng)?shù)胤旁谳^低的溫度區(qū)內(nèi),這樣高聚光度的優(yōu)點(diǎn)實(shí)際上并不能得到充分的發(fā)揮并且熱儲(chǔ)存 困難,熱熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)危險(xiǎn)性大而且造價(jià)高。綜上所述,現(xiàn)有的三種太陽能光熱發(fā)電技術(shù)都屬于高溫太陽能發(fā)電技術(shù),這就大 大增加了對太陽能集熱器性能的要求,也就勢必增加了在太陽能集熱器裝置的資金投入, 增加了初期投資。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,提高光熱轉(zhuǎn)化 效率,降低系統(tǒng)成本。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換 裝置,包括儲(chǔ)水水箱、熱交換器、透平機(jī)及分餾冷凝單元,其中,所述裝置包括串聯(lián)/并聯(lián)在 一起的至少一個(gè)真空管集熱器,所述真空管集熱器的出水口連接儲(chǔ)水水箱的進(jìn)水口,所述 儲(chǔ)水水箱的出水口連接熱交換器的熱側(cè)進(jìn)口,所述熱交換器的熱側(cè)出口通過第一循環(huán)水泵 連接真空管集熱器的進(jìn)水口,所述熱交換器的冷側(cè)通過Kalina循環(huán)二回路分別連接透平 機(jī)及分餾冷凝單元,所述透平機(jī)通過變速箱與發(fā)電機(jī)相連接。上述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其中,所述真空管集熱器包括至少一個(gè)真空管, 所述真空管通過外部的支撐結(jié)構(gòu)固定,在真空管內(nèi)的管壁上涂有選擇性吸收涂層,在真空 管內(nèi)設(shè)有水平/豎直放置的至少一片翅片,管中設(shè)有中間傳熱介質(zhì)的U形管穿過翅片設(shè)于 真空管內(nèi),U形管的兩端設(shè)于真空管外,相鄰的兩個(gè)U形管的端部相互連接。上述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其中,所述裝置還包括測溫調(diào)節(jié)器和太陽能熱 水補(bǔ)燃加熱裝置,所述測溫調(diào)節(jié)器的輸入端和真空管集熱器的出水口連接,輸出端分兩路 連接所述儲(chǔ)水水箱,其中,一路直接連接儲(chǔ)水水箱,另外一路通過第一閥門連接儲(chǔ)水水箱; 所述太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置設(shè)置在所述儲(chǔ)水水箱與所述第一循環(huán)水泵的出口之間,在太 陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置與儲(chǔ)水水箱之間連接有第二閥門,在太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置與第 一循環(huán)水泵的出口之間連接有第三閥門,第一循環(huán)水泵的出口通過混合器連接所述真空管集熱器的進(jìn)水口,混合器通過第四閥門連接測溫調(diào)節(jié)器。上述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其中,所述Kalina循環(huán)二回路包括回?zé)崞?,?述回?zé)崞鞯睦鋫?cè)出口端與熱交換器的冷側(cè)出口端共連后連接汽液分離器的進(jìn)口,所述分離 器的汽出口端及液出口端分別連接第一節(jié)流閥及回?zé)崞鞯臒醾?cè)進(jìn)口端,所述第一節(jié)流閥連 接所述透平機(jī),所述透平機(jī)的蒸汽出口端與回?zé)崞鞯臒醾?cè)出口端共連后連接冷凝器的待冷 凝側(cè)進(jìn)口,所述冷凝器的待冷凝側(cè)出口依次連接第二循環(huán)水泵及第二節(jié)流閥,所述第二節(jié) 流閥同時(shí)連接熱交換器及回?zé)崞鞯睦鋫?cè)進(jìn)口。上述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其中,所述分餾冷凝單元包括冷凝器,在冷凝器 內(nèi)的頂部設(shè)有噴霧裝置,所述冷凝器的冷凝側(cè)出口連接冷卻塔,所述冷卻塔的出口依次第 三循環(huán)水泵及第三節(jié)流閥后連接冷凝器的冷凝側(cè)進(jìn)口。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝 置,通過真空管集熱器提高光熱轉(zhuǎn)化效率,降低系統(tǒng)成本。此外,本發(fā)明通過增加測溫調(diào)節(jié) 器和太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置,保證太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置能在各種天氣狀況下正常使 用。更進(jìn)一步,本發(fā)明通過在U形管上增加翅片的方式,增加了 U型管與外界高溫環(huán)境的熱 量交換面積,增大U型管內(nèi)工質(zhì)吸收的熱量,進(jìn)一步提高光熱轉(zhuǎn)化效率,降低系統(tǒng)成本。


圖1為現(xiàn)有鹽塔式太陽能熱發(fā)電簡單熱力系統(tǒng)示意圖; 圖2為本發(fā)明的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)示意圖3A為本發(fā)明的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置中太陽能真空管集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3B為圖3A中單根真空管的局部放大示意圖; 圖3C為圖3B的俯視圖4為本發(fā)明帶熱水補(bǔ)燃加熱裝置的連接示意圖5為本發(fā)明冷凝單元的結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置的熱力循環(huán)曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖2為本發(fā)明的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖2,本發(fā)明提供的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置包括儲(chǔ)水水箱2、熱交換器3、 透平機(jī)5及分餾冷凝單元,其中,所述裝置包括串聯(lián)在一起的至少一個(gè)真空管集熱器1,所 述真空管集熱器1的出水口連接儲(chǔ)水水箱2的進(jìn)水口,所述儲(chǔ)水水箱2的出水口連接熱交 換器3的熱側(cè)進(jìn)口,所述熱交換器3的熱側(cè)出口通過第一循環(huán)水泵4連接真空管集熱器1 的進(jìn)水口,所述熱交換器3的冷側(cè)通過Kalina循環(huán)二回路分別連接透平機(jī)5及分餾冷凝單 元,所述透平機(jī)5通過變速箱6與發(fā)電機(jī)7相連接。圖3A為本發(fā)明的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置中太陽能真空管集熱器的結(jié)構(gòu)示意 圖;圖3B為圖3A中單根真空管的局部放大示意圖;圖3C為圖3B的俯視圖。
請參見3A、3B和3C,本發(fā)明提供的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置的真空管集熱器1包 括至少一個(gè)真空管8,通過外部的支撐結(jié)構(gòu)11固定,在真空管8內(nèi)的管壁上涂有選擇性吸收 涂層,其吸收率α s >95%,其轉(zhuǎn)換效率ε > 90%,在真空管8內(nèi)設(shè)有水平/豎直放置的多 片翅片9,管中沒有中間傳熱介質(zhì)的U形管10穿過翅片9設(shè)于真空管8內(nèi),U形管10的兩 端設(shè)于真空管8外,相鄰的兩個(gè)U形管10的端部相互連接,這樣如圖3Α所示12個(gè)真空管 8便呈串聯(lián)排列。Kalina循環(huán)在低溫(彡150°C )段,循環(huán)效率高,比常規(guī)Rankine循環(huán)高20 50%, 因此,本發(fā)明采用Kalina循環(huán)二回路作為熱源循環(huán)回路,如圖2所示,該Kalina循環(huán)二回 路包括回?zé)崞?9,回?zé)崞?9的冷側(cè)出口端與熱交換器3的冷側(cè)出口端共連后連接汽液分離 器20的進(jìn)口,分離器20的汽出口端及液出口端分別連接第一節(jié)流閥21及回?zé)崞?9的熱 側(cè)進(jìn)口端,第一節(jié)流閥21連接透平機(jī)5,透平機(jī)5的蒸汽出口端與回?zé)崞?9的熱側(cè)出口端 共連后連接冷凝器22的待冷凝側(cè)進(jìn)口,冷凝器22的待冷凝側(cè)出口依次連接第二循環(huán)水泵 23及第二節(jié)流閥24,第二節(jié)流閥24同時(shí)連接熱交換器3及回?zé)崞?9的冷側(cè)進(jìn)口。Kalina (卡琳娜)循環(huán)透平,其特點(diǎn)是采用變濃度的氨水混合物為工質(zhì),通過控制氨濃度來達(dá)到基 本等溫放熱,增加作功量。Kalina循環(huán)排汽是過熱蒸汽,因而沒有Rankine循環(huán)中凝汽透平 濕蒸汽損失和沖刷侵蝕葉片的問題。具體來說,其循環(huán)工質(zhì)采用氨-水混合工質(zhì),氨水混合 工質(zhì)具有如下物化特性
(1)不固定的沸點(diǎn)和凝結(jié)點(diǎn)溫度;
(2)熱物理特性能隨氨濃度的改變而改變;
(3)在熱容量的不變的情況下,混合物的溫度會(huì)變化;
(4)非常低的冰點(diǎn)溫度;
(5)弱堿性。不同的壓力、溫度及濃度情況下氨水熱力參數(shù)焓、比容及熵的計(jì)算可基于NIST (美國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究所)所制定的氨水混合物的狀態(tài)方程。運(yùn)用NIST8. 0計(jì)算程序計(jì)算。本發(fā)明利用的就是氨水混合物具有不穩(wěn)定的沸點(diǎn)溫度的特點(diǎn),可以縮小與熱源的 換熱溫差。在如圖6所示的熱力曲線上,在吸熱蒸發(fā)段,氨水混合物沒有定壓吸熱過程,它 可以比常規(guī)的純水多吸一部分熱量。在冷凝段,同理氨水沒有固定的凝結(jié)點(diǎn),在放熱冷凝 段,它就可以少放一部分熱量。多吸熱,少放熱,熱力循環(huán)效率可獲提高。圖4為本發(fā)明帶熱水補(bǔ)燃加熱裝置的連接示意圖。為了在夜晚和陽光不足的冬季或者是連續(xù)的陰雨天氣情況下使用,本發(fā)明可以進(jìn) 一步增加熱水補(bǔ)燃加熱裝置,請參見圖4,真空管集熱器1的出水口連接測溫調(diào)節(jié)器12,測 溫調(diào)節(jié)器12分兩路連接所述儲(chǔ)水水箱2,其中,一路直接連接儲(chǔ)水水箱2,另外一路通過第 一閥門13連接儲(chǔ)水水箱2,在儲(chǔ)水水箱2與第一循環(huán)水泵4的出口之間連接有太陽能熱水 補(bǔ)燃加熱裝置15,在太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置15與儲(chǔ)水水箱2之間連接有第二閥門16,在 太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置15與第一循環(huán)水泵4的出口之間連接有第三閥門17,第一循環(huán)水 泵4的出口通過混合器18連接所述真空管集熱器1的進(jìn)水口,混合器18通過第四閥門14 連接測溫調(diào)節(jié)器12。該回路的工作過程為在陽光的輻射下,閥門16及第閥門17關(guān)閉,裝置15關(guān)閉, 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),被加熱水依次通過一組串聯(lián)的真空管8,在集熱器內(nèi)吸熱,被加熱成95°C的熱水,進(jìn)入儲(chǔ)水水箱2。集熱器1管束數(shù)量依發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)輸出電功率而定,閥門13常 開,閥門14常處于關(guān)閉狀態(tài)。在陰天陽光較弱的情況下,當(dāng)流經(jīng)真空管集熱器1的水未達(dá) 到95°C時(shí),閥門14被打開,沒有達(dá)到指定溫度的熱水與循環(huán)回來的冷水混合后,通入太陽 能熱水補(bǔ)燃加熱裝置15中再次被加熱,達(dá)到指定溫度。這個(gè)過程是由測溫調(diào)節(jié)器控制的。 熱源一回路的循環(huán)動(dòng)力都來自于循環(huán)水泵4,循環(huán)水泵4提供必要的壓頭來克服在集熱器 1、換熱器3、閥門和管道中的壓損。在夜晚和陽光不足的冬季或者是連續(xù)的陰雨天氣情況下,閥門16及閥門17開啟, 熱源回路中不足的熱量就由太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置15提供,熱源循環(huán)繼續(xù)正常運(yùn)作。圖5為本發(fā)明冷凝單元的結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖5,本發(fā)明冷凝單元包括冷凝器22,在冷凝器22內(nèi)的頂部設(shè)有噴淋裝置 25,冷凝器22的冷凝側(cè)出口連接冷卻塔26,冷卻塔26的出口依次經(jīng)第三循環(huán)水泵27及第 三節(jié)流閥28后連接冷凝器22的冷凝側(cè)進(jìn)口。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上,然其并非用以限定本發(fā)明,任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的修改和完善,因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,包括儲(chǔ)水水箱(2)、熱交換器(3)、透平機(jī)(5)及分餾冷凝單元,其特征在于,所述裝置包括串聯(lián)/并聯(lián)在一起的至少一個(gè)真空管集熱器(1),所述真空管集熱器(1)的出水口連接儲(chǔ)水水箱(2)的進(jìn)水口,所述儲(chǔ)水水箱(2)的出水口連接熱交換器(3)的熱側(cè)進(jìn)口,所述熱交換器(3)的熱側(cè)出口通過第一循環(huán)水泵(4)連接真空管集熱器(1)的進(jìn)水口,所述熱交換器(3)的冷側(cè)通過Kalina循環(huán)二回路分別連接透平機(jī)(5)及分餾冷凝單元,所述透平機(jī)(5)通過變速箱(6)與發(fā)電機(jī)(7)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于,所述真空管集熱器(1) 包括至少一個(gè)真空管(8),所述真空管(8)通過外部的支撐結(jié)構(gòu)(11)固定,在真空管(8)內(nèi) 的管壁上涂有選擇性吸收涂層,在真空管(8)內(nèi)設(shè)有水平/豎直放置的至少一片翅片(9), 管中設(shè)有中間傳熱介質(zhì)的U形管(10)穿過翅片(9)設(shè)于真空管(8)內(nèi),U形管(10)的兩端 設(shè)于真空管(8 )外,相鄰的兩個(gè)U形管(10 )的端部相互連接。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于,所述裝置還包括測溫 調(diào)節(jié)器(12)和太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置(15),所述測溫調(diào)節(jié)器(12)的輸入端和真空管集 熱器(1)的出水口連接,輸出端分兩路連接所述儲(chǔ)水水箱(2),其中,一路直接連接儲(chǔ)水水 箱(2),另外一路通過第一閥門(13)連接儲(chǔ)水水箱(2);所述太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置(15) 設(shè)置在所述儲(chǔ)水水箱(2)與所述第一循環(huán)水泵(4)的出口之間,在太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝 置(15)與儲(chǔ)水水箱(2)之間連接有第二閥門(16),在太陽能熱水補(bǔ)燃加熱裝置(15)與第 一循環(huán)水泵(4)的出口之間連接有第三閥門(17),第一循環(huán)水泵(4)的出口通過混合器 (18)連接所述真空管集熱器(1)的進(jìn)水口,混合器(18)通過第四閥門(14)連接測溫調(diào)節(jié) 器(12)。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于,所述Kalina循環(huán)二回 路包括回?zé)崞?19),所述回?zé)崞?19)的冷側(cè)出口端與熱交換器(3)的冷側(cè)出口端共連后連 接汽液分離器(20)的進(jìn)口,所述分離器(20)的汽出口端及液出口端分別連接第一節(jié)流閥 (21)及回?zé)崞?19 )的熱側(cè)進(jìn)口端,所述第一節(jié)流閥(21)連接所述透平機(jī)(5 ),所述透平機(jī) (5)的蒸汽出口端與回?zé)崞?19)的熱側(cè)出口端共連后連接冷凝器(22)的待冷凝側(cè)進(jìn)口,所 述冷凝器(22)的待冷凝側(cè)出口依次連接第二循環(huán)水泵(23)及第二節(jié)流閥(24),所述第二 節(jié)流閥(24)同時(shí)連接熱交換器(3 )及回?zé)崞?19 )的冷側(cè)進(jìn)口。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于,所述分餾冷凝單元包 括冷凝器(22 ),在冷凝器(22 )內(nèi)的頂部設(shè)有噴霧裝置(25 ),所述冷凝器(22 )的冷凝側(cè)出口 連接冷卻塔(26),所述冷卻塔(26)的出口依次第三循環(huán)水泵(27)及第三節(jié)流閥(28)后連 接冷凝器(22)的冷凝側(cè)進(jìn)口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,包括儲(chǔ)水水箱、熱交換器、透平機(jī)及分餾冷凝單元,其中,所述裝置包括串聯(lián)/并聯(lián)在一起的至少一個(gè)真空管集熱器,所述真空管集熱器的出水口連接儲(chǔ)水水箱的進(jìn)水口,所述儲(chǔ)水水箱的出水口連接熱交換器的熱側(cè)進(jìn)口,所述熱交換器的熱側(cè)出口通過第一循環(huán)水泵連接真空管集熱器的進(jìn)水口,所述熱交換器的冷側(cè)通過Kalina循環(huán)二回路分別連接透平機(jī)及分餾冷凝單元,所述透平機(jī)通過變速箱與發(fā)電機(jī)相連接。本發(fā)明提供的太陽能熱水熱電轉(zhuǎn)換裝置,通過真空管集熱器提高光熱轉(zhuǎn)化效率,降低系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)F03G6/04GK101893327SQ201010253839
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者張高佐, 戴軍, 施德容, 郭佳 申請人:上海盛合新能源科技有限公司
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